增强符号识别的通信测试设备

从事无线系统开发的设计工程师面临到一个不断变化的问题：在 3G/4G 蜂窝、WiMax、Wi-Fi 和超宽带（ultrawideband ，UWB）应用中，有着一种朝新的、更复杂标准发展的恒定过程。开发工作要与标准发展过程同步进行，特别是在芯片级。测试设备公司仍在寻找一些方法，提供可以让开发持续下去的产品。越来越多的测试工具在 PHY（物理）层和较高层网络栈中就包含了特定标准的（standards-specific）能力。看看一些样品工具及使用情景可能有助于您的下一个设计项目，无论您的工作是采用某种无线标准，还是一个工业/科学/医疗频段（industrial/scientific/medical，ISM）中的定制计划，或是采用有线连接的。

从测试设备厂商的角度来看，挑战集中在对市场的预期上。Agilent 公司 WiMax 项目经理 Jennifer Stark 指出了三个不变的趋势。她说：“技术正朝向更高频率、更高带宽和更复杂的调制方法发展。”

显然地，更复杂调制方法带来更加棘手的测试，因为最有效的测试设备包括了实时处理调制方法的能力。基带（baseband） IC 方面现在可提供的数字处理能力越来越多，使得调制方法的进步成为可能。但在基带IC 中实现的东西并无法为测试设备公司带来任何慰藉。随着标准朝目标的发展，测试供货商要用 DSP、FPGA 与软件的一种组合，来对某一通信链接的传输和接收端进行基础性的模型建立。事实上，多数测试公司认为他们的每种仪器差不多都必须过度设计（overdesign），这样才能为新兴标准留下一点空间。

Rohde Schwarz 产品营销经理 Justin Panzer 表示：“在一个设计环境中，工程师尝试用测试设备来模拟一个真实世界的环境。”但问题又来了，如何模拟一个处于不断变化中的技术？Panzer 指出，一个标准一般都是建立在其它标准之上。他以新兴的长期演进仿真（long-term-emulation，LTE）标准作为一个例子。第三代合作伙伴项目（Third Generation Partnership Project，3GPP）正在开发 LTE，使之成为全球行动通讯系统（global-system-for-mobile，GSM）系列蜂窝通信标准中的 3.5G 或 4G 之后继技术。Panzer 表示：“你会看到（LTE）与 WiMax 有大量的相似之处”。显然地，LTE 采用了 WiMax 所使用的正交分频多任务（orthogonal-frequency-division-multiplexing，OFDM）和OFDM-接入（OFDM-access）调制的方法，但频段与通道不同。大多数观察家认为， LTE 部署至少还要两年，但芯片设计已经上路（参考文献 1）。

军用的方法

Agilent 公司的 Stark 说：“在商用世界中尝试的大多数事情都已在军事领域试过。”她表示，军用的区域多点分散服务（local-multipoint-distribution-service，LMDS）和多通道多点分散服务（multichannel-multipoint-distribution-service ，MMDS）系统就是固定 WiMax的前身。但 Stark 补充表示：“Mobile WiMax是一种以固定 WiMax为基础的庞然巨物。”Mobile WiMax 要求各基地台可以交换客户行动时的呼叫（call）。但一个Mobile WiMax 系统不能采用固网客户开发时的那些通道假设。

所有测试公司都会在某种程度上参与标准团体，这样就可享有决策方向形成的某种透明度，甚至对其发挥影响力。Azimuth Systems的高级营销总监 Graham Celine 说：“有时你可能会看到一些标准化团体要经过两年、三年甚至四年才能推出来。”他还指出分裂性的（disruptive）标准也会出现。例如针对 700 MHz 频谱的标准，联邦通信委员会（FCC）于 2 月在美国举办拍卖。电视广播商即将腾出此一频段。最高投标者可能会在未来几年内影响美国宽带发展史的进程。Celine 表示：“赢家没确定前，没有人知道。”WiMax 的情况可以作为测试公司影响标准的一个例子。Tektronix 通信业务部高级营销经理 Antonio Policek 表示，Tektronix 影响了基地台设计中的一个测量埠（metering port）的内容。该公司在基带级（baseband stage）的输出上实现了测量埠，让一台协议分析仪来从事数据的收集，而不需要在仪器中加装RF 接收机。测试公司似乎主要是在寻求确保标准是可测试的。Celine 表示：“Azimuth 希望确保测试模型是有意义的，并可以在仪器中以合理的价格实现。”

无线系统的模型建立

让人惊讶的是，在一座开发实验室中，用现代测试设备建立一个无线通信系统模型竟是如此的简单。例如，National Instruments 提供一系列采用用于仪器之周边部件互联扩充PXI（peripheral-component-interconnect-extensions-for-instrumentation，PXI）和PCI Express 仪器扩充（PCI Express-extensions-for-instrumentation ，PXIe）外形尺寸的 RF 信号产生器和分析仪产品，它们基本上是 PCI 和 PCIe（PCI Express）的加强版（ruggedized version）。你几乎可以在任何一台装有这些硬件模块的 PC 上，用该公司运行在 LabView 绘图开发环境上的 Modulation Toolkit 软件，就可以对一个蜂窝系统进行完整的模型建立。图 1 表示了一个 16-QAM（quadrature-amplitude-modulation，正交振幅调幅法）系统的符号星座图（symbol constellation）和 3D 眼图。

很多案例可以用来说明 National Instruments 工具的使用。例如，参考文献 2 中描述了一个德州大学与 Drexel 大学的联合发展计划，主要是为多输入/多输出（multiple-input/multiple-output，MIMO）系统建立模型。德州大学亦在 2003 年用 LabView 为早期 的iMax 系统建立模型。

National Instruments 模块化的产品也使这些工具适用于现场工作。现场记录 RF 能量是设计工程师在实验室进行产品测试时的常见工作。因此很难综合地（synthetically）建立一种符合现场实际情况的不同环境。National Instruments 的产品经理 David Hall 指出，你可以在某个有硬盘的系统中，使用该公司的一种向量信号分析仪（vector-signal analyzer，VSA），记录下五个小时的实际环境，以便在后来在实验室内进行回放。

垫高频率